本實(shí)用新型涉及監(jiān)控安防領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種能夠獲取監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)的裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，各種安防監(jiān)控設(shè)備已廣泛應(yīng)用于銀行、寫字樓、街道、機(jī)場等多種公共場所?，F(xiàn)有的安防監(jiān)控設(shè)備一般采用輸出模擬或數(shù)字圖像信號的傳感器對監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍攝，以獲得關(guān)于監(jiān)控區(qū)域的視頻數(shù)據(jù)，達(dá)到對監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控的目的。

但是，一方面，基于現(xiàn)有的安防監(jiān)控設(shè)備只能獲得監(jiān)控區(qū)域的二維圖像信息，無法獲得監(jiān)控區(qū)域中目標(biāo)物體的真實(shí)三維信息，另一方面，在功率一定的情況下，監(jiān)控設(shè)備中的照明系統(tǒng)向較遠(yuǎn)處的監(jiān)控空間投射的光的強(qiáng)度較弱，使得監(jiān)控設(shè)備所能監(jiān)控的距離有限，而提高照明系統(tǒng)的功率又會造成能源的浪費(fèi)，并增加成本。

因此，需要一種在不顯著增加功耗的前提下能夠監(jiān)控較遠(yuǎn)處的監(jiān)控區(qū)域的三維信息的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中提到的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠在不顯著增加功耗的前提下監(jiān)控較遠(yuǎn)處的監(jiān)控區(qū)域的三維信息的監(jiān)控裝置。

實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置，該裝置包括：紅外編碼投影系統(tǒng)，具有預(yù)定的工作周期，并且在每個工作周期內(nèi)以多種工作模式工作，每個工作模式的工作時期不同，在不同的工作模式下，紅外編碼投影系統(tǒng)向監(jiān)控空間內(nèi)不同的投射區(qū)域投射帶有紅外紋理的紅外光束；紅外光圖像傳感器，紅外光圖像傳感器用于以預(yù)定的幀周期對監(jiān)控空間成像，以形成包含紋理信息的紅外紋理圖像，工作周期的長度與幀周期的長度相同；控制器，分別與紅外編碼投影系統(tǒng)和紅外光圖像傳感器連接，用于切換紅外編碼投影系統(tǒng)的工作模式并控制每個工作模式的工作時期，使得紅外編碼投影系統(tǒng)的不同工作模式的投射區(qū)域分別對應(yīng)于紅外光圖像傳感器的不同像素區(qū)域，并且紅外編碼投影系統(tǒng)的每個工作模式的工作時期與紅外光圖像傳感器的對應(yīng)于該工作模式的像素區(qū)域的曝光期至少部分重疊，使得紅外光圖像傳感器的各個像素區(qū)域能夠?qū)ζ渌鶎?yīng)的工作模式下投射的紅外光束的反射光成像。

優(yōu)選地，在每個幀周期內(nèi)，紅外光圖像傳感器的所有像素區(qū)域具有相同的曝光期，并在曝光期內(nèi)同步曝光，紅外編碼投影系統(tǒng)在曝光期內(nèi)遍歷多種工作模式。

優(yōu)選地，控制器可以包括觸發(fā)信號發(fā)生裝置，用于向紅外光圖像傳感器發(fā)送觸發(fā)信號，以觸發(fā)紅外光圖像傳感器對其一行像素的復(fù)位操作，紅外光圖像傳感器響應(yīng)于觸發(fā)信號，對其像素逐行依次執(zhí)行復(fù)位操作，每一行像素的相鄰兩次復(fù)位操作之間的時間差為幀周期，每一行像素在復(fù)位操作之后開始曝光，并且在經(jīng)過相同的有效曝光時間后對該行像素進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取操作，紅外編碼投影系統(tǒng)的每個工作模式的投射區(qū)域分別對應(yīng)于紅外光圖像傳感器的若干行像素，每個工作模式的工作時期包括該工作模式對應(yīng)的若干行像素中每一行像素的有效曝光期，并且在幀周期內(nèi)除有效曝光期之外的時期內(nèi)至少部分時間停止該工作模式。

優(yōu)選地，紅外編碼投影系統(tǒng)包括多個紅外編碼投影裝置，在不同的工作模式下，由不同的紅外編碼投影裝置投射所述紅外光束。

優(yōu)選地，該裝置還可以包括：存儲器，用于存儲紅外編碼投影系統(tǒng)在不同工作模式下所投射的紅外紋理在多個已知縱深距離的參考面紋理。

優(yōu)選地，該裝置中的紅外編碼投影系統(tǒng)可以包括：紅外光發(fā)生器，用于產(chǎn)生紅外光；光學(xué)裝置，用于將紅外光發(fā)生器產(chǎn)生的紅外光變成帶有紋理的紅外光束。

優(yōu)選地，該裝置還可以包括：可見光成像裝置，用于對監(jiān)控空間成像，可見光成像裝置所成的像是包含監(jiān)控空間的色彩信息的圖像。

優(yōu)選地，該裝置還可以包括：紅外光過濾裝置，設(shè)置在可見光成像裝置的前端，用于濾除紅外光。

優(yōu)選地，紅外光過濾裝置被配置為濾除波長在780nm-1100nm之間的紅外光。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于，本實(shí)用新型所提出的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置采用分布式投射的方式向監(jiān)控空間的不同區(qū)域投射帶有紋理信息的紅外光束，使得裝置能夠監(jiān)控更遠(yuǎn)處的空間，并且基于本實(shí)用新型的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置能夠獲取包含監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)的紅外紋理圖像，通過對該圖像進(jìn)行分析，就可以獲取監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號通常代表相同部件。

圖1示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置的示意性方框圖。

圖2示出了本實(shí)用新型另一實(shí)施例的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置的示意性方框圖。

圖3示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的成像裝置的若干行像素的成像過程的示意性原理圖。

圖4示出了本實(shí)用新型另一實(shí)施例的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置的示意性方框圖。

圖5示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的紅外編碼投影系統(tǒng)的組成示意圖。

圖6示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的紅外編碼投影系統(tǒng)向監(jiān)控空間投射帶有紋理的紅外光束的投射結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置的示意性方框圖。

如圖1所示，本實(shí)用新型的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置包括紅外編碼投影系統(tǒng)1、紅外光圖像傳感器2、以及控制器3。

紅外編碼投影系統(tǒng)1用于向監(jiān)控空間投射經(jīng)過編碼后的帶有紋理的紅外光束，其中，紅外編碼投影系統(tǒng)1所投射的紅外光束所攜帶的紋理可以是隨機(jī)散斑紋理，也可以是采用De ruijn(德布魯因)序列的條紋編碼紋理，當(dāng)然還可以是其它形狀的紋理。紅外編碼投影系統(tǒng)1所投射的帶有紋理的紅外光束可以在監(jiān)控空間內(nèi)形成具有一定分布的紋理圖案。

紅外編碼投影系統(tǒng)1具有預(yù)定的工作周期，并且在每個工作周期內(nèi)以多種工作模式工作，每個工作模式的工作時期不同，在不同的工作模式下，紅外編碼投影系統(tǒng)1向監(jiān)控空間內(nèi)不同的投射區(qū)域投射帶有紋理的紅外光束。

其中，不同工作模式的工作時期可以重疊，即可以在一個時刻存在多個工作模式，另外，紅外編碼投影系統(tǒng)1在不同工作模式下所投射的區(qū)域也可以具有重疊區(qū)域，進(jìn)一步地，紅外編碼投影系統(tǒng)1在不同工作模式下所投射的紅外光束所攜帶的紋理信息可以相同，也可以不同。

這樣，在紅外編碼投影系統(tǒng)1的工作功率一定的情況下，采用向監(jiān)控空間分布投射帶有紋理的紅外光束的方式，可以使得所投射的紅外光束亮度更高，所能投射的最大距離更遠(yuǎn)。

紅外光圖像傳感器2用于以預(yù)定的幀周期對監(jiān)控空間成像，以形成包含紋理信息的紅外紋理圖像，其中，紅外編碼投影系統(tǒng)1的工作周期的長度與紅外光圖像傳感器2的幀周期的長度相同，使得紅外光圖像傳感器2可以對處在紅外編碼投影系統(tǒng)1的每個工作周期下的監(jiān)控空間成像。

控制器3分別與紅外編碼投影系統(tǒng)1和紅外光圖像傳感器2連接，用于切換紅外編碼投影系統(tǒng)1的工作模式，以使得紅外編碼投影系統(tǒng)1的不同工作模式的投射區(qū)域分別對應(yīng)于紅外光圖像傳感器2的不同像素區(qū)域，并且紅外編碼投影系統(tǒng)1的每個工作模式的工作時期與紅外光圖像傳感器2的對應(yīng)于該工作模式的像素區(qū)域的曝光期至少部分重疊，使得紅外光圖像傳感器2的各個像素區(qū)域能夠?qū)ζ渌鶎?yīng)的工作模式下投射的紅外光束的反射光成像。

其中，根據(jù)所采用的紅外光圖像傳感器2的結(jié)構(gòu)不同，紅外編碼投影系統(tǒng)1每個工作周期內(nèi)的工作模式也不盡相同。具體而言，在紅外光圖像傳感器2使用全局曝光時(即在每個幀周期內(nèi)，兩個紅外光圖像傳感器的所有像素區(qū)域具有相同的曝光期，并在曝光期內(nèi)同步曝光)，紅外編碼投影系統(tǒng)1在曝光期內(nèi)遍歷多種工作模式。這樣，紅外光圖像傳感器對監(jiān)控空間拍攝形成的每幀圖像是包含了紋理信息的紅外紋理圖像，基于紅外紋理圖像中的紋理片段的相關(guān)信息，就可以確定監(jiān)控空間的深度信息。

另外，紅外光圖像傳感器2還可以采用卷簾式傳感器，其可以按照觸發(fā)(trigger)模式工作。如圖2所示，此時控制器4還可以包括觸發(fā)信號生裝置5。在觸發(fā)模式下，觸發(fā)信號發(fā)生裝置5向紅外光圖像傳感器2發(fā)送觸發(fā)信號，以觸發(fā)紅外光圖像傳感器2對其一行像素的復(fù)位操作。觸發(fā)模式下，紅外光圖像傳感器2的若干行像素的成像過程可以如圖3所示，在觸發(fā)信號發(fā)生裝置5的觸發(fā)信號作用下，紅外光圖像傳感器2的像素逐行依次執(zhí)行復(fù)位操作，每一行像素的相鄰兩次復(fù)位操作之間的時間差為幀周期(圖中t1到t5)，每一行像素在復(fù)位操作之后開始曝光(t2到t3，t4到t5)，并且經(jīng)過有效的曝光時間(有效曝光時間對應(yīng)于圖中的t2到t3)后對該行像素進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取操作(t3到t4)，如圖3所示，在數(shù)據(jù)讀取操作完成之后，還可以繼續(xù)進(jìn)行曝光(t4到t5)，但是由于讀取操作已經(jīng)完成，所以此后的曝光到下一次復(fù)位之間的曝光期間屬于無效曝光時間(無效曝光時間對應(yīng)于圖中的t4到t5)。在紅外光圖像傳感器2采用圖3所示的曝光過程的圖像傳感器時，紅外編碼投影系統(tǒng)1的每個工作模式的投射區(qū)域分別對應(yīng)于紅外光圖像傳感器的若干行像素，其中，按預(yù)定時間順序啟動的不同工作模式的投射區(qū)域由上到下分布(可以具有重疊部分)，每個工作模式的工作時期包括該工作模式對應(yīng)的若干行像素中每一行像素的有效曝光期，并且在幀周期內(nèi)除有效曝光期之外的時期內(nèi)至少部分時間停止該工作模式。

其中，應(yīng)該知道，上面所描述的成像裝置2的兩種工作模式中僅是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選，就本發(fā)明而言，成像裝置2還可以有其它工作模式，此處不再贅述。

至此已詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置的基本結(jié)構(gòu)及工作過程，由上述描述可知，本實(shí)用新型的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置中的紅外編碼投影系統(tǒng)采用分布式投射的方式向監(jiān)控空間的不同區(qū)域投射帶有紋理信息的紅外光束，使得深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置中的成像裝置通過對監(jiān)控空間成像，可以獲得帶有紋理信息的紅外紋理圖像，通過對得到的紅外紋理圖像分析，即可得到監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)。

具體來說，對于使用紅外光圖像傳感器對監(jiān)控空間進(jìn)行拍攝得到的紅外紋理圖像，可以將得到的紅外紋理圖像與紅外編碼投影系統(tǒng)1在不同工作模式下所投射的紅外紋理在多個已知縱深距離的參考面紋理進(jìn)行比較，確定紅外紋理圖像中每一個紋理片段的深度數(shù)據(jù)，從而確定監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)。

因此，為了便于后期處理，確定監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)，如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置還可以包括存儲器4，存儲器4用于存儲紅外編碼投影系統(tǒng)1在不同工作模式下所投射的紅外紋理在多個已知縱深距離的參考面紋理。

另外，本實(shí)用新型的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置中的紅外編碼投影系統(tǒng)1的功能可以由一個紅外編碼投影裝置完成，也可以由多個紅外編碼投影裝置完成。下面就紅外編碼投影系統(tǒng)1包括多個紅外編碼投影裝置的情況進(jìn)行進(jìn)一步說明，對于紅外編碼投影系統(tǒng)由一個紅外編碼投影裝置完成時的情況不再詳述。

如圖5所示，紅外編碼投影系統(tǒng)1包括多個紅外編碼投影裝置(1-1、1-2、......1-N)，通過控制器3可以控制多個紅外編碼投影裝置以預(yù)定的順序投入工作，此時，上文所說的多種工作模式分別對應(yīng)于多個紅外編碼投影裝置，使得在不同的工作模式下，由不同的紅外編碼投影裝置向監(jiān)控空間內(nèi)的不同區(qū)域投射紅外光束。這樣，當(dāng)紅外光圖像傳感器2的成像過程如圖3所示時，每個紅外編碼投影裝置的投射區(qū)域?qū)?yīng)于紅外光圖像傳感器的若干行像素，這樣，當(dāng)一個幀周期內(nèi)某個紅外編碼投影裝置所對應(yīng)的若干行像素的有效曝光期結(jié)束后，該紅外編碼投影裝置就可以停止工作，等待下一個幀周期內(nèi)其所對應(yīng)的若干行像素的有效曝光期開始時，啟動工作。

以紅外編碼投影系統(tǒng)1包括上下兩個紅外編碼投影裝置來說，上紅外編碼投影裝置用于向監(jiān)控空間的上半部分投射帶有紋理信息的紅外光束(參見圖6中的A部分)，下紅外編碼投影裝置用于向監(jiān)控空間的下半部分投射帶有紋理信息的紅外光束(參見圖6中的B部分)。其中，上紅外編碼投影裝置的投射區(qū)域和下紅外編碼投影裝置的投射區(qū)域可以有重疊部分。這樣，每個紅外編碼投影裝置只需要向監(jiān)控空間的一部分區(qū)域投射紅外光束，就可以使得成像裝置采集監(jiān)控空間的包含了深度數(shù)據(jù)的紅外紋理圖像。

綜上，在不影響獲取監(jiān)控空間的包含深度數(shù)據(jù)的紅外紋理圖像的前提下，采用多個紅外編碼投影裝置向監(jiān)控空間的不同投射區(qū)域投射的方案與采用單個紅外編碼投影裝置向整個監(jiān)控空間投射的方案相比，在紅外編碼投影裝置的工作功率相同的情況下，采用分布式投射方案中的紅外編碼投影裝置可以投射更遠(yuǎn)的紅外光束，且紅外光束投射到監(jiān)控空間的照明強(qiáng)度較強(qiáng)。另外，對于采用多個紅外編碼投影裝置的方案來說，在一個工作周期內(nèi)，每個紅外編碼投影裝置只需要工作一部分時間，即每個紅外編碼投影裝置在每個工作周期內(nèi)都有一定的斷電時間，這樣，可以避免因長時間工作引起的器件發(fā)熱對紅外光編碼投影裝置造成的老化等損害，使得每個紅外光發(fā)生器可以盡可能達(dá)到其使用壽命。

進(jìn)一步地，紅外編碼投影裝置可以由紅外光發(fā)生器和光學(xué)系統(tǒng)組成。紅外光發(fā)生器可以產(chǎn)生紅外光，光學(xué)系統(tǒng)可以將紅外光發(fā)生器產(chǎn)生的紅外光進(jìn)行處理，將其變成帶有紋理的紅外光束。其中，根據(jù)實(shí)際需要，光學(xué)系統(tǒng)可以有多種結(jié)構(gòu)。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)采用不同的結(jié)構(gòu)時，紅外光發(fā)生器發(fā)出的紅外光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，可以變成帶有不同紋理的紅外光束。例如，光學(xué)系統(tǒng)可以由光學(xué)分束器和光學(xué)擴(kuò)散片組成，紅外光發(fā)生器發(fā)出的單束紅外激光經(jīng)過光學(xué)分束器后，可以變成多束紅外激光，然后多束紅外激光入射到光學(xué)擴(kuò)散片后就可以產(chǎn)生多個條狀光束或多個離散光斑(紋理片段的具體的結(jié)構(gòu)與光學(xué)擴(kuò)散片的光學(xué)性質(zhì)有關(guān))。再例如，光學(xué)系統(tǒng)也可以采用諸如全息式微透鏡陣列、光學(xué)掩膜或者其它類型的光柵，由此，可以產(chǎn)生帶有其它不同紋理的紅外光束。

在實(shí)際應(yīng)用中，除了監(jiān)控空間的三維信息，我們還需要采集監(jiān)控空間的彩色圖像信息，以便在需要的時候調(diào)取錄像視頻供用戶參考和檢索。因此，對于上述各個實(shí)施例中的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置來說，裝置還可以包括可見光成像裝置。

可見光成像裝置用于對監(jiān)控空間成像，可見光成像裝置所成的像是包含監(jiān)控空間的色彩信息的圖像，基于所確定的監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)及監(jiān)控空間的色彩信息處理器能夠融合出包含監(jiān)控空間的深度數(shù)據(jù)及色彩信息的圖像。

另外，可見光成像裝置一般也能夠檢測到紅外光，因此，為了避免紅外編碼投影系統(tǒng)所投射的紅外光所造成的干擾，還可以在可見光成像裝置的前端設(shè)置一個紅外光過濾裝置，用于濾除紅外光，其中，紅外光過濾裝置優(yōu)選地被配置為濾除波長在780nm-1100nm之間的紅外光。

上文中已經(jīng)參考附圖詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的深度數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置。

以上已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)的改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施例。